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    Il rilevamento della Nebulosa del Granchio mostra la fattibilità di un innovativo telescopio a raggi gamma

    Il rilevamento della Nebulosa del Granchio ha dimostrato la fattibilità di una nuova tecnologia di telescopi a raggi gamma. Credito:Università della California - Santa Cruz

    Gli scienziati del consorzio Cherenkov Telescope Array (CTA) hanno rilevato raggi gamma dalla Nebulosa del Granchio utilizzando un prototipo di telescopio Schwarzschild-Couder (pSCT), dimostrando la fattibilità del nuovo design del telescopio per l'uso nell'astrofisica dei raggi gamma. I risultati sono stati annunciati il ​​1 giugno al 236° meeting dell'American Astronomical Society (AAS).

    "Da cinquant'anni, il design ottico dei telescopi a raggi gamma è rimasto sostanzialmente invariato. Con questa rilevazione, abbiamo verificato un nuovo, design ottico più sofisticato che non solo offre prestazioni ottiche enormemente migliori, ma consente alla fotocamera di sfruttare appieno i moderni sviluppi nei sensori di luce e nell'elettronica ad alta velocità, " ha detto David Williams, ricercatore presso il Santa Cruz Institute for Particle Physics (SCIPP) e professore a contratto di fisica presso l'UC Santa Cruz.

    Williams è un co-investigatore principale sulla sovvenzione della National Science Foundation che ha sostenuto la costruzione del telescopio. Il suo gruppo alla UCSC, tra cui diversi studenti universitari, sensori di luce testati per selezionare il modello migliore da utilizzare nella fotocamera del telescopio e per calibrare le prestazioni dei sensori acquistati per la fotocamera.

    La Nebulosa del Granchio è la fonte stabile più luminosa di raggi gamma ad altissima energia nel cielo, quindi rilevarlo è un ottimo modo per dimostrare la tecnologia pSCT. "I raggi gamma ad altissima energia sono i fotoni a più alta energia nell'universo e possono svelare la fisica di oggetti estremi inclusi buchi neri e possibilmente materia oscura, ", ha affermato Justin Vandenbroucke dell'Università del Wisconsin.

    Rilevare la Nebulosa del Granchio con il pSCT è più di una semplice prova positiva per il telescopio stesso. Pone le basi per il futuro dell'astrofisica dei raggi gamma. "Abbiamo stabilito questa nuova tecnologia, che misurerà i raggi gamma con straordinaria precisione, consentire scoperte future, " ha detto Vandenbroucke. "L'astronomia a raggi gamma è già al centro della nuova astrofisica multi-messaggero, e la tecnologia SCT lo renderà un attore ancora più importante."

    L'uso di specchi secondari nei telescopi a raggi gamma è un balzo in avanti nell'innovazione per il campo relativamente giovane dell'astronomia a raggi gamma ad altissima energia, che si è spostato rapidamente alla ribalta dell'astrofisica. "Poco più di tre decenni fa, I raggi gamma TeV sono stati rilevati per la prima volta nell'universo, dalla Nebulosa del Granchio, sulla stessa montagna dove oggi si trova il pSCT, " ha detto Vandenbroucke. "È stato un vero passo avanti, aprendo una finestra cosmica con una luce che è un trilione di volte più energica di quanto possiamo vedere con i nostri occhi. Oggi, stiamo usando due superfici a specchio invece di una, e sensori ed elettronica all'avanguardia per studiare questi raggi gamma con una risoluzione squisita".

    Il prototipo Schwarzschild-Couder Telescope (pSCT) è un nuovo tipo di telescopio a raggi gamma progettato per il Cherenkov Telescope Array (CTA). Credito:Amy Oliver, Osservatorio Fred Lawrence Whipple, Centro di Astrofisica, Harvard e Smithsonian

    Il rilevamento iniziale della nebulosa del granchio pSCT è stato reso possibile sfruttando le principali osservazioni simultanee con l'osservatorio VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) situato nello stesso luogo. "Abbiamo evoluto con successo il modo in cui l'astronomia a raggi gamma è stata fatta negli ultimi 50 anni, consentendo di eseguire studi in molto meno tempo, ", ha affermato il Direttore di VERITAS Wystan Benbow. "Diversi programmi futuri ne trarranno particolare beneficio, comprese le rilevazioni del cielo a raggi gamma, studi di oggetti di grandi dimensioni come resti di supernova, e cerca controparti multi-messaggero dei neutrini astrofisici e degli eventi di onde gravitazionali".

    Situato presso l'Osservatorio Fred Lawrence Whipple ad Amado, Arizona, il più grande sito di campo del Center for Astrophysics | Harvard e Smithsonian:il pSCT è stato inaugurato a gennaio 2019 e ha visto la prima luce la stessa settimana. Dopo un anno di lavori di messa in servizio, gli scienziati hanno iniziato a osservare la Nebulosa del Granchio nel gennaio 2020, ma il progetto è in corso da più di un decennio.

    "Abbiamo proposto per la prima volta l'idea di applicare questo sistema ottico all'astronomia a raggi gamma TeV quasi 15 anni fa, e io e i miei colleghi abbiamo creato un team negli Stati Uniti e a livello internazionale per dimostrare che questa tecnologia potrebbe funzionare, ", ha affermato il ricercatore principale del pSCT Vladimir Vassiliev. "Quello che una volta era un limite teorico a questa tecnologia è ora alla nostra portata, e i continui miglioramenti alla tecnologia e all'elettronica aumenteranno ulteriormente la nostra capacità di rilevare i raggi gamma a risoluzioni e velocità che una volta abbiamo solo sognato".

    Il pSCT è stato reso possibile dai contributi di trenta istituzioni e cinque partner industriali critici negli Stati Uniti, Italia, Germania, Giappone, e Messico, e finanziando attraverso il Programma di strumentazione di ricerca principale della National Science Foundation degli Stati Uniti.

    "Che un prototipo di una struttura futura possa produrre un risultato così allettante promette grandi cose dalla piena capacità, ed esemplifica l'interesse di NSF nel creare nuove possibilità che possono consentire a un progetto di attirare un ampio sostegno, ", ha affermato il responsabile del programma NSF Nigel Sharp.

    Ora dimostrato, le innovazioni attuali e future del pSCT getteranno le basi per l'uso nel futuro osservatorio del Cherenkov Telescope Array, che ospiterà più di 100 telescopi a raggi gamma. "Il PSCT, e le sue innovazioni, stanno trovando la strada per il futuro CTA, che rileverà le sorgenti di raggi gamma a circa 100 volte più velocemente di VERITAS, che è lo stato dell'arte attuale, " ha detto Benbow. "Abbiamo dimostrato che questa nuova tecnologia per l'astronomia a raggi gamma funziona in modo inequivocabile. La promessa è lì per questo nuovo osservatorio rivoluzionario, e apre un'enorme quantità di potenziale di scoperta."


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